发明专利技术公开了一种自掺气富氧生态修复装置，包括急流形成单元、掺气单元、富氧水体输送单元、净化吸收单元；进水管的进口端安装有过滤网，加速器的进水口与进水管的出口端相连通，加速器的出水口位于“J”型输水管的进水口上方；“J”型输水管的进口端相对于出口端位于高处，“J”型输水管从进口端往出口端内径逐渐减小；“J”型输水管的出口端连接至净化掺气槽；净化掺气槽底部沿水流截面方向布置有挑流坎，用于将水流挑起；供气系统开孔于净化掺气槽两侧壁且靠近挑流坎，进行富氧；净化掺气槽内部靠近出水口处设置有陶粒，用于对水流中的N和P进行初步吸收；净化掺气槽的出水口通过富氧水体输送单元输送至净化吸收单元。
【技术实现步骤摘要】
一种自掺气富氧生态修复装置
本专利技术属于河道水污染防止及治理
，具体涉及一种自掺气富氧生态修复装置。
技术介绍
在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入河流、湖泊、海湾等缓流水体，引起了藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，水体“黑臭”现象严重。同时，由于水体溶氧量下降，鱼虾种类持续减少，数量大幅降低。水体富营养化加剧，浮游生物大量繁殖、聚集，导致高等水生植物与底栖生物分布范围减小，湖泊生态系统不断退化，生物多样性降低。可见，长期有效的增加水中溶解氧含量是维持水体的生态功能的关键。中国专利CN200620074214.4提出了一种平底泄水建筑物的掺气装置，采用挑坎、掺气槽和跌坎组合的形式掺气，其结构简单易行，可降低工程投资，提高工程安全性。中国专利申请CN201310752705.4提出了一种缓坡明渠有压进口掺气方法及掺气装置，不受缓坡坡度限制，能有效提高缓坡明渠过流壁面掺气减蚀效果。中国专利申请CN201520146485.5提出了一种适用于阶梯式消能工的前置掺气装置，能有效提高阶梯式消能工起始段的掺气高度及沿程的掺气效果，结构简单、安装更替便利、掺气效果良好。现有技术窜仔以下缺陷：多是基于明渠或河道水流的掺气装置，比较难以实现在岸边雨天坡面汇流和支流汇流情况，同时现有专利多用电能而非清洁能源提供动力。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种自掺气富氧生态修复装置，收集坡面汇流并利用水能驱动加速器形成高速水流，再利用高速水流与空气接触的界面，因水质点的紊动而导致气、水两相掺混的原理，达到富氧的目的。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种自掺气富氧生态修复装置，包括急流形成单元、掺气单元、富氧水体输送单元、净化吸收单元；所述急流形成单元包括过滤网、进水管、加速器、“J”型输水管；所述掺气单元包括供气系统、挑流坎、净化掺气槽；所述加速器包括螺旋套管、叶片、导叶、转轮、转轴、叶轮；所述螺旋套管水平方向布置，螺旋盘布形成至少一圈；所述螺旋套管内部固定安装有叶片，螺旋套管内圈侧开口，内圈侧开口处安装有一圈导叶；螺旋套管内侧竖直方向设置有转轴，所述转轴上部套设安装转轮，转轴下部连接安装叶轮；所述转轮外周周向与导叶位置相对应；所述进水管的进口端安装有过滤网，所述加速器的进水口与进水管的出口端相连通，所述加速器的出水口位于“J”型输水管的进水口上方；所述“J”型输水管的进口端相对于出口端位于高处，“J”型输水管从进口端往出口端内径逐渐减小，用于进一步提高水流流速；所述“J”型输水管的出口端连接至净化掺气槽；所述净化掺气槽底部沿水流截面方向布置有挑流坎，用于将水流挑起；供气系统开孔于净化掺气槽两侧壁且靠近挑流坎，使水舌下面的空间有连续不断的空气供应，进行富氧；净化掺气槽内部靠近出水口处设置有陶粒，用于对水流中的N和P进行初步吸收；所述净化掺气槽的出水口通过富氧水体输送单元输送至净化吸收单元。在一些实施例中，所述富氧水体输送单元包括多孔分流板、输水管；所述净化掺气槽的出水口通过出水管连接至多孔分流板，多孔分流板通过输水管输送至净化吸收单元。在一些实施例中，所述的挑流坎位于净化掺气槽中段；所述挑流坎的挑角为8-12°。进一步的，所述挑流坎的挑角为10°。在一些实施例中，所述加速器的出水口处设置有阀门，用于控制加速器的出水口的开闭。在一些实施例中，所述掺气单元还包括夹板，所述陶粒通过夹板固定在净化掺气槽中，且沿水流截面方向布置。在一些实施例中，所述净化掺气槽倾斜安装，净化掺气槽的进水端相对于出水端位于高处。在一些实施例中，所述净化吸收单元中种植有水生植物。所述水生植物包括水芹、大聚藻。在一些实施例中，所述叶片沿转轴径向布置。在一些实施例中，所述“J”型输水管的进水口与加速器的出水口两者间的连接方式为不密封连接。本专利技术实现的原理是：水从进水管进入螺旋套管，水通过叶片和导叶从四周径向流入转轮，然后近似轴向流出转轮，带动转轴旋转。在转轮内，水以垂直叶片径向流入，在流动过程中，水在转轮叶片上滑行。由于叶片具有薄薄的翼型横截面，当水流过时一边产生低压，另一边会产生高压，形成推力，同时水在离开转轮之前会撞击叶片桶状出口产生冲击力，推力和冲击力共同推动转轮转动，从而带动转轴及叶轮高速旋转；从而使加速器中水体旋转。当加速器中的水淹没叶轮后，控制进水管闸门关闭，当水体在加速器中达到一定的速度后，形成水旋风，阀门控制出水口闸门开启，利用离心力的原理产生高速水流，进入“J”型输水管，在内径逐渐减小的“J”型输水管进一步对水流进行加速。水流进入净化掺气槽后，被挑流坎挑起，由于供气系统的存在，水舌下面的空间有连续不断的空气供应，当水舌撞击掺气槽底面时，利用高速水流与空气接触的界面，因水质点的紊动而导致气、水两相掺混的原理，掺进一定体积的空气，达到富氧的效果，同时用陶粒初步除去水体中的N和P。掺气后的水流输送到净化吸收单元，利用水芹、大聚藻对N、P的净化吸收作用，修复富营养化水体，同时水芹可食用，大聚藻可用于园林，创造经济价值。有益效果：本专利技术提供的自掺气富氧生态修复装置，可通过急流形成单元产生高速水流，利用掺气单元增加溶氧量并初步吸收N和P，再通过水生植物净化吸收水体中的氮磷元素，在富氧的同时实现水体净化，解决水体富营养化问题，修复生态。与现有技术相比，其显著优点在于：（1）适用于支流汇流以及雨水坡面汇流情况。（2）利用水能提供水轮机转动动力，使水流加速。（2）使水旋转后再放出，水由于离心力的作用，中间的水挤向四周，使中间出现一道水旋风，造成出水口到加速器顶出现一个气流通道，空气从通道进入瓶中，减小空气对水的阻力，使水流速度加快。（3）利用在高速水流与空气接触的界面，水质点的紊动使气、水两相掺混的原理进行掺气，效率高。（4）利用水生植物吸收水体中的氮磷元素，有效除去氮、磷等富营养化元素，净化水体，同时水芹可食用，大聚藻可用于园林，创造经济价值。附图说明图1为本专利技术实施例的自掺气富氧生态修复装置的剖面图；图2为本专利技术实施例中螺旋套管横剖视图；图3为本专利技术实施例中掺气单元局部放大图；图中：急流形成单元1、掺气单元2、富氧水体输送单元3、过滤网5、进水管6、加速器7、螺旋套管8、叶片9、导叶10、转轮11、转轴12、叶轮13、出水口14、阀门15、“J”型输水管16；供气系统17、挑流坎18、净化掺气槽19、陶粒20、夹板21、出水管22；多孔分流板23、输水管24。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自掺气富氧生态修复装置，其特征在于，包括急流形成单元（1）、掺气单元（2）、富氧水体输送单元（3）、净化吸收单元；所述急流形成单元（1）包括过滤网（5）、进水管（6）、加速器（7）、“J”型输水管（16）；所述掺气单元（2）包括供气系统（17）、挑流坎（18）、净化掺气槽（19）；/n所述加速器（7）包括螺旋套管（8）、叶片（9）、导叶（10）、转轮（11）、转轴（12）、叶轮（13）；所述螺旋套管（8）水平方向布置，螺旋盘布形成至少一圈；所述螺旋套管（8）内部固定安装有叶片（9），螺旋套管（8）内圈侧开口，内圈侧开口处安装有一圈导叶（10）； 螺旋套管（8）内侧竖直方向设置有转轴（12），所述转轴（12）上部套设安装转轮（11），转轴（12）下部连接安装叶轮（13）；所述转轮（11）外周周向与导叶（10）位置相对应；/n所述进水管（6）的进口端安装有过滤网（5），所述加速器（7）的进水口与进水管（6）的出口端相连通，所述加速器（7）的出水口（14）位于“J”型输水管（16）的进水口上方；所述“J”型输水管（16）的进口端相对于出口端位于高处，“J”型输水管（16）从进口端往出口端内径逐渐减小，用于进一步提高水流流速；/n所述“J”型输水管（16）的出口端连接至净化掺气槽（19）；所述净化掺气槽（19）底部沿水流截面方向布置有挑流坎（18），用于将水流挑起；供气系统（17）开孔于净化掺气槽（19）两侧壁且靠近挑流坎（18），使水舌下面的空间有连续不断的空气供应，进行富氧；净化掺气槽（19）内部靠近出水口处设置有陶粒（20），用于对水流中的N和P进行初步吸收；/n所述净化掺气槽（19）的出水口通过富氧水体输送单元（3）输送至净化吸收单元。/n...
【技术特征摘要】
1.一种自掺气富氧生态修复装置，其特征在于，包括急流形成单元（1）、掺气单元（2）、富氧水体输送单元（3）、净化吸收单元；所述急流形成单元（1）包括过滤网（5）、进水管（6）、加速器（7）、“J”型输水管（16）；所述掺气单元（2）包括供气系统（17）、挑流坎（18）、净化掺气槽（19）；
所述加速器（7）包括螺旋套管（8）、叶片（9）、导叶（10）、转轮（11）、转轴（12）、叶轮（13）；所述螺旋套管（8）水平方向布置，螺旋盘布形成至少一圈；所述螺旋套管（8）内部固定安装有叶片（9），螺旋套管（8）内圈侧开口，内圈侧开口处安装有一圈导叶（10）；螺旋套管（8）内侧竖直方向设置有转轴（12），所述转轴（12）上部套设安装转轮（11），转轴（12）下部连接安装叶轮（13）；所述转轮（11）外周周向与导叶（10）位置相对应；
所述进水管（6）的进口端安装有过滤网（5），所述加速器（7）的进水口与进水管（6）的出口端相连通，所述加速器（7）的出水口（14）位于“J”型输水管（16）的进水口上方；所述“J”型输水管（16）的进口端相对于出口端位于高处，“J”型输水管（16）从进口端往出口端内径逐渐减小，用于进一步提高水流流速；
所述“J”型输水管（16）的出口端连接至净化掺气槽（19）；所述净化掺气槽（19）底部沿水流截面方向布置有挑流坎（18），用于将水流挑起；供气系统（17）开孔于净化掺气槽（19）两侧壁且靠近挑流坎（18），使水舌下面的空间有连续不断的空气供应，进行富氧；净化掺气槽（19）内部靠近出水口处设置有陶粒（20），用于对水流中的N和P进行初步吸收；
所述净化掺气槽（19）的出水口通过富氧水体输送单元（3）输送至净化吸收单元。
2.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：燕文明，陈渝青，李思龙，崔洵，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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